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    2019年 第52卷 第13期 刊出日期:2019-07-01
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    中国农业科学. 2019, 52(13):? 0.?
    摘要 ( 24 )?? PDF (334KB) ( 25 )?? 收藏
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    作物遗传育种·种质资源·分子遗传学
    长江中下游地区小麦品种籽粒和面条品质分析
    吴豪,黄园园,汪辉,周玉,沈家成,张璨,丁锦锋,邹娟,马尚宇,郭文善,郑文寅,姚大年
    中国农业科学. 2019, 52(13):? 2193-2207.? doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.13.001
    摘要 ( 125 )?? HTML ( 39 )?? PDF (585KB) ( 154 )?? 收藏
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    【目的】分析长江中下游麦区江苏省、安徽省和湖北省等3个省份间小麦品种的品质性状差异,选出重要品质性状指标,以及对面条等加工品质产生重要影响的因素,为长江中下游地区小麦品种品质评价、优质专用小麦品种选育和品质区划等提供理论依据。【方法】在对各品质性状进行方差分析的基础上,对种植于3个省份6个试点13个小麦品种的25个品质性状进行主成分分析,筛选和评价该地区小麦品种重要品质性状;采用正交偏最小二乘法判别分析区分省份间品质性状的差异;对影响面条品质的因素作通径分析。【结果】供试材料所有品质性状在地点、品种、品种×地点间差异均达到极显着水平;主成分分析将所有品质性状分为淀粉糊化指数、面粉吸水指数、粉质仪指数、蛋白质指数、面粉色泽指数、麦谷蛋白指数、淀粉崩解值指数7个主成分,其累计贡献值达81.250%,涵盖绝大多数的品质性状;对总体的品质评价起第一主导作用的是淀粉糊化指数,其次是面粉吸水指数和粉质仪指数;正交偏最小二乘法判别分析结果表明,该麦区3个省份间品质性状差异表现在反弹值、最终黏度、低谷黏度和峰值黏度等淀粉糊化特性上;通径分析结果显示碳酸钠溶剂保持力对面条感官评价的直接正向效应最大,而淀粉糊化的崩解值和面筋表现指数对面条感官评价的负向作用较大。【结论】长江中下游地区的小麦品质在不同品种间和不同种植区间的品质性状存在着极显着差异;淀粉糊化特性指数等品质性状表现易受环境的影响,且是影响该区总体品质评价的第一主导因子;江苏省、安徽省和湖北省等3个省份间小麦品种在反弹值、最终黏度、低谷黏度和峰值黏度等淀粉糊化特性的差异最大,在选育该区中弱筋小麦品种和评价其品质时,应加强对低谷黏度、最终黏度、峰值黏度等淀粉糊特性的重视;影响面条品质(感官评价)的主要因素是破损淀粉率,破损淀粉率高的面粉,适合制作优质面条。

    利用BSA法发掘野生大豆种子硬实性相关QTL
    陈静静, 刘谢香, 于莉莉, 卢一鹏, 张嗣天, 张昊辰, 关荣霞, 邱丽娟
    中国农业科学. 2019, 52(13):? 2208-2219.? doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.13.002
    摘要 ( 139 )?? HTML ( 19 )?? PDF (3934KB) ( 100 )?? 收藏
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    【目的】野生大豆的硬实性是大豆遗传改良利用中的重要限制因素。利用BSA法发掘与大豆种子硬实性相关的QTL,为野生大豆在大豆遗传改良中的合理利用奠定基础。【方法】利用栽培大豆中黄39与野生大豆NY27-38杂交构建F2和F7分离群体,从每个单株选取整齐一致的种子,取30粒种子置于铺有一层滤纸的培养皿中,加入30 mL蒸馏水,25℃培养箱中暗处理4 h,设3次重复,分别统计每个培养皿中正常吸胀和硬实种子数。在F2群体中,选取22个正常吸胀单株(吸胀率>90%)和16个硬实单株(吸胀率<10%);在F7群体中,选取20个完全吸胀单株(吸胀率=100%)和20个完全硬实单株(吸胀率=0%),单株DNA等量混合,分别构建2个吸胀和2个硬实DNA池。利用259对在亲本间有多态性的SSR标记对吸胀和硬实DNA池进行检测,筛选在吸胀和硬实DNA池间表现多态性的SSR标记;用192个SSR标记检测F7分离群体,构建遗传图谱,利用复合区间作图法定位大豆硬实相关QTL。【结果】利用F2个体构建的吸胀和硬实DNA池,在第2染色体16.3 Mb区间和第6染色体23.4 Mb区间分别检测到10个和8个在两池间有差异的SSR标记。利用这些标记检测F2群体,将第2染色体的QTL定位于Satt274与Sat_198间的276.0 kb区间,该区间包括已克隆的大豆硬实基因GmHs1-1,解释17.2%的表型变异。第6染色体的QTL位于标记BARCSOYSSR_06_0993与BARCSOYSSR_06_1068间,可解释17.8%的表型变异。利用F7株系构建的吸胀和硬实DNA池,在第2(27.4 Mb区间)、6(27.8 Mb 区间)和3染色体(18.2 Mb区间)分别检测到11个、9个和4个在两池间有多态性的SSR标记。利用F7群体构建包括192个SSR标记、覆盖2 390.2 cM的遗传图谱,共检测到3个硬实相关QTL,其中第2染色体定位到的QTL位于标记Satt274与Sat_198间,可解释23.3%的遗传变异。第6染色体定位到的QTL位于标记Sat_402与Satt557之间,可解释20.4%的表型变异。在第3染色体标记Sat_266与Sat_236间发现一个可以解释4.9%表型变异的QTL,与BSA法检测的结果相符。【结论】利用BSA法可以检测到传统遗传作图定位的所有与硬实性相关的QTL,证明BSA法发掘大豆种子硬实性主要QTL的高效性。

    耕作栽培·生理生化·农业信息技术
    基于低空无人机影像光谱和纹理特征的棉花氮素营养诊断研究
    陈鹏飞, 梁飞
    中国农业科学. 2019, 52(13):? 2220-2229.? doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.13.003
    摘要 ( 88 )?? HTML ( 16 )?? PDF (1100KB) ( 78 )?? 收藏
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    【目的】基于无人机高空间分辨率影像,探讨剔除土壤背景信息及增加纹理信息对棉花植株氮浓度反演的影响,为棉花氮素营养精准探测提供新技术手段。【方法】开展棉花水、氮耦合试验,分别在棉花的不同生育期获取无人机多光谱影像和植株氮浓度信息。基于以上数据,首先探讨了土壤背景对棉花冠层光谱的影响;其次,分析了影像纹理特征与植株氮浓度间的相关性;最后,将获得的数据分为建模样本和检验样本,设置剔除土壤背景前、剔除土壤背景后、增加纹理特征等不同情景,采用光谱指数与主成分分析耦合建模的方法,来建立各种情景下植株氮浓度的反演模型,并对模型反演效果进行比较。【结果】土壤背景对棉花冠层光谱有影响,且不同生育期趋势不同;影像纹理特征参数与植株氮浓度间有显着相关关系;剔除土壤背景前植株氮浓度反演模型的建模决定系数为0.33,标准误差为0.21%,验证决定系数为0.19,标准误差为0.23%;剔除土壤背景后模型的建模决定系数为0.38,标准误差为0.20%,验证决定系数为0.30,标准误差为0.21%;增加纹理信息后模型的建模决定系数为0.57,标准误差为0.17%,验证决定系数为0.42,标准误差为0.19%。【结论】基于低空无人机高空间分辨率影像,剔除土壤背景和增加纹理特征均可提高棉花植株氮浓度的反演精度;影像纹理可以作为一种重要信息来支撑无人机遥感技术反演作物氮素营养状况。

    解磷细菌和丛枝菌根真菌对紫花苜蓿生产性能及地下生物量的影响
    孙艳梅,张前兵,苗晓茸,刘俊英,于磊,马春晖
    中国农业科学. 2019, 52(13):? 2230-2242.? doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.13.004
    摘要 ( 53 )?? HTML ( 6 )?? PDF (432KB) ( 45 )?? 收藏
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    【目的】解磷细菌(PSB)和丛枝菌根真菌(AMF)在促进作物养分吸收、提高作物产量等方面具有重要意义。探讨PSB和AMF对苜蓿生长及地下生物量的影响,明确PSB与AMF的相互作用对紫花苜蓿生长的机制,以期为紫花苜蓿人工栽培及其高效复合型微生物肥料的研制提供理论依据。【方法】试验采用单因素随机区组设计,选用4株菌,分别为具有高效解磷能力的巨大芽孢杆菌(Bm)和枯草芽孢杆菌(Bs),以及能与苜蓿根系共生的摩西管柄囊霉(Fm)和幼套球囊霉(Ge),并将这两类菌双接种,分别为BmBs、BmFm、BmGe、BsFm、BsGe、FmGe,以加灭活菌为对照(CK),共计11个处理。测定接菌处理后紫花苜蓿地上生物量、株高、茎粗、粗蛋白含量、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、苜蓿植株磷含量、主根长、地下生物量、土壤pH、土壤全磷和速效磷含量,通过隶属函数法综合各项指标评价单接种菌和双接种菌对苜蓿的应用效果。【结果】紫花苜蓿的地上生物量、株高、茎粗、粗蛋白含量、植株磷含量、主根长、地下生物量和土壤速效磷含量均为接菌处理显着高于CK(P<0.05),土壤pH、全磷、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量均显着低于CK(P<0.05)。与CK相比,苜蓿地下生物量、株高和茎粗在单施解磷细菌Bm和Bs处理下分别增加了18.57%—24.49%、8.59%—21.33%和3.86%—9.54%,在单施丛枝菌根真菌Fm和Ge处理下分别增加了9.15%—27.35%、2.51%—18.60%和4.59—8.58%,双接种BmBs、BmFm、BmGe、BsFm、BsGe、FmGe处理下分别增加了7.66%—41.62%、7.44%—34.56%和5.58%—26.61%。单施Fm和Ge处理苜蓿的主根长均显着大于单施Bm和Bs处理(P<0.05),但Fm和Ge处理之间、Bm和Bs处理之间差异均不显着(P>0.05);双接菌处理中,FmGe处理苜蓿的主根长最长,且显着大于其他施菌处理(P<0.05),其中BmBs处理对紫花苜蓿主根长的效应最弱。相关性分析表明,除酸性洗涤纤维含量与茎粗呈负相关不显着(P>0.05),地下生物量与苜蓿磷呈正相关不显着(P>0.05),与土壤全磷呈负相关不显着(P>0.05)外,其他各指标之间均为显着或极显着正相关、显着或极显着负相关。采用隶属函数法综合各项指标进行评价,对苜蓿生产性能影响较大的接菌处理前3位排序为BmFm、BmGe和FmGe处理。【结论】PSB和AMF同时接种,对苜蓿植株生长发育和磷营养促生效果优于单一接种PSB或AMF,其促进作用的大小与PSB和AMF的种类有关。从紫花苜蓿生长状况、植株的磷营养及地下生物量指标综合考虑,解磷细菌巨大芽孢杆菌(Bm)与丛枝菌根真菌摩西管柄囊霉(Fm)同时接种(即BmFm处理),对紫花苜蓿的生长发育和磷营养的改善效果最好,其次是BmGe处理。

    植物保护
    GST pull-down联合LC-MS/MS筛选柑橘抗溃疡病转录因子CsBZIP40的互作蛋白
    窦万福,祁静静,胡安华,陈善春,彭爱红,许兰珍,雷天刚,姚利晓,何永睿,李强
    中国农业科学. 2019, 52(13):? 2243-2255.? doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.13.005
    摘要 ( 78 )?? HTML ( 9 )?? PDF (3463KB) ( 61 )?? 收藏
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    【目的】CsBZIP40是一个与溃疡病抗性相关的转录因子,本研究旨在筛选转录因子CsBZIP40在响应柑橘溃疡病菌(Xanthomonas citri subsp. citri,Xcc)侵染过程中的互作蛋白,对CsBZIP40的互作网络进行分析,为柑橘抗溃疡病的分子育种提供理论依据。【方法】采用GST pull-down技术筛选柑橘在溃疡病菌侵染过程中CsBZIP40的互作蛋白。首先,构建带有GST标签的CsBZIP40蛋白融合表达载体,经IPTG(异丙基硫代半乳糖苷)诱导表达、纯化后获得GST-CsBZIP40融合蛋白作为诱饵蛋白;然后,将GST-CsBZIP40融合蛋白固定在谷胱甘肽亲和磁珠上,用固定在亲和磁珠的GST-CsBZIP40诱饵蛋白与接种溃疡病菌或LB培养基后柑橘叶片总蛋白进行孵育,与GST-CsBZIP40诱饵蛋白结合的蛋白复合物洗脱收集后进行SDS-PAGE凝胶电泳验证。将验证成功的样品洗脱液进行液相色谱串联质谱(LC-MS/MS)检测,鉴定出未侵染和侵染状态下CsBZIP40的互作蛋白,将检测到的蛋白利用甜橙基因组数据库进行注释,筛选出在溃疡病菌侵染过程中与CsBZIP40特异结合的蛋白,并进行GO、KEGG和互作网络分析。【结果】过表达CsBZIP40的转基因植株表型正常,与对照植株无明显差异。过表达CsBZIP40的转基因植株溃疡病抗性评价中病斑面积、病情指数均显着小于野生型植株,分别为野生型的45%和54%。以该转基因植株为材料成功提取出侵染溃疡病菌后和未接种溃疡病菌状态下的柑橘叶片总蛋白。成功构建出GST-CsBZIP40诱饵蛋白表达载体,诱导表达纯化出GST-BZIP40诱饵蛋白。利用GST-CsBZIP40诱饵蛋白从侵染溃疡病菌后柑橘总蛋白和未接菌柑橘总蛋白中成功钓取蛋白,并用LC-MS/MS检测。经过比对、注释和筛选,在柑橘溃疡病菌侵染过程中与GST-BZIP40特异结合的蛋白有53个,这些蛋白参与多个分子功能和通路。在这53个蛋白中,有6个蛋白(Cs1g02310、Cs3g05280、Cs3g23950、Cs6g13880、Cs7g12130、orange1.1t04973)可能与植物抗病性密切相关。数据库中已经证明53个蛋白中44个与CsBZIP40有直接或间接的互作关系。【结论】溃疡病菌侵染过程中有53个蛋白与CsBZIP40互作,根据注释6个蛋白与植物抗病性密切相关,这些蛋白可能在提高柑橘生物胁迫抗逆性方面发挥着重要的作用。

    基于小RNA深度测序技术鉴定侵染广东辣椒的病毒种类
    汤亚飞,裴凡,李正刚,佘小漫,于琳,蓝国兵,邓铭光,何自福
    中国农业科学. 2019, 52(13):? 2256-2267.? doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.13.006
    摘要 ( 48 )?? HTML ( 3 )?? PDF (784KB) ( 48 )?? 收藏
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    【目的】病毒病是广东省辣椒生产上主要病害之一,田间病株率一般为5%—30%,严重时可达100%。本研究旨在探明危害广东辣椒的病毒种类,为辣椒病毒病的防控提供理论依据。【方法】2013—2016年,从广东省广州、佛山、惠州、江门、梅州、湛江、茂名和韶关8市辣椒主要种植区采集疑似病毒病辣椒样品125份,分别提取每份辣椒病样总RNA,对从茂名、梅州、韶关3市采集的病样按地点和症状混合成7份混合病样进行小RNA深度测序分析,根据小RNA深度测序分析结果,对每种病毒分别根据小RNA深度测序拼接的基因片段序列和GenBank数据库中与该拼接序列同源性最高的病毒基因组序列保守区设计2对特异性引物,以小RNA深度测序的病样RNA为模板进行RT-PCR扩增,根据扩增效果对引物进行筛选,进一步应用筛选出的引物,对采集于广东省的125份辣椒病样分别进行RT-PCR检测,根据检测结果明确危害广东辣椒的病毒种类。【结果】从采集于广东省8市的辣椒主要种植区的125份病样中检测到14种病毒,按照检出率从高到低依次为辣椒轻斑驳病毒(Pepper mild mottle virus,PMMoV)(44.0%)、甜椒内源RNA病毒(Bell pepper endornavirus,BPEV)(32.8%)、烟草轻型绿花叶病毒(Tobacco mild green mosaic virus,TMGMV)(31.2%)、辣椒脉斑驳病毒(Chilli veinal mottle virus,ChiVMV)(29.6%)、辣椒黄脉病毒1(Pepper vein yellow virus 1,PeVYV-1)(26.4%)、甜椒斑驳病毒(Pepper veinal mottle virus,PVMV)(25.6%)、黄瓜花叶病毒(Cucumber mosaic virus,CMV)(18.4%)、辣椒环斑病毒(Chilli ringspot virus,ChiRSV)(16.8%)、辣椒黄脉病毒6(Pepper vein yellow virus 6,PeVYV-6)(16.8%)、马铃薯 Y 病毒(Potato virus Y,PVY)(15.2%)、辣椒褪绿病毒(Capsicum chlorosis virus,CaCV)(14.4%)、蚕豆萎蔫病毒2号(Broad bean wilt virus 2,BBWV-2)(9.6%)、辣椒隐症病毒1(Pepper cryptic virus 1,PCV1)(8.8%)、烟草花叶病毒(Tobacco mosaic virus,TMV)(4.0%)。其中,PMMoV、BPEV、TMGMV、ChiVMV、PeVYV-1和PVMV 6种病毒的检出率在25%以上,但PMMoV、ChiVMV和PVMV分布广泛,PMMoV除了茂名外,ChiVMV除了韶关外,其他7市辣椒产区均有分布;PVMV广泛分布于8市辣椒产区,根据检出率和分布范围,得出PMMoV、ChiVMV和PVMV是危害广东辣椒的优势病毒。同时发现,广东辣椒上多种病毒复合侵染现象普遍,在本研究125份病样中病毒复合侵染率达到88.0%,其中2种、3种、4种、5种、6种、7种和8种病毒复合侵染检出率分别为28.0%、25.6%、12.0%、9.6%、6.4%、1.6%和2.4%,由此可知,2种和3种病毒复合侵染是主要侵染形式。【结论】危害广东辣椒的病毒有14种,其中PMMoV、ChiVMV和PVMV为优势病毒,且复合侵染普遍,2种和3种病毒复合侵染是主要侵染形式。

    土壤肥料·节水灌溉·农业生态环境
    两种典型水稻土中秸秆碳转化的微生物过程
    仇存璞, 陈晓芬, 刘明, 李委涛, 吴萌, 江春玉, 冯有智, 李忠佩
    中国农业科学. 2019, 52(13):? 2268-2279.? doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.13.007
    摘要 ( 71 )?? HTML ( 5 )?? PDF (501KB) ( 63 )?? 收藏
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    【目的】研究土壤中秸秆腐解速率、腐解过程中微生物群落结构变化和参与秸秆腐解的功能微生物群落组成,为揭示土壤有机质转化和积累的微生物学机制提供理论依据。【方法】以我国亚热带两种典型水稻土——常熟乌栅土和鹰潭红壤性水稻土为研究对象,设置不添加秸秆(CK)和添加 13C标记的水稻秸秆(RS)处理,厌氧恒温培养38 d,在培养过程中定期测定气体释放量,研究秸秆矿化速率的动态变化;采集土壤样品,利用 13C-PLFA-SIP技术分析参与秸秆降解的微生物群落的动态变化。【结果】培养前12 d,秸秆降解缓慢,此时秸秆对土壤有机质(SOM)产生正激发效应;培养12-18 d秸秆快速降解,18 d后趋缓。培养结束时,秸秆碳在红壤性水稻土和乌栅土中的矿化率分别为24%和33%。秸秆碳对CO2和CH4贡献率随培养时间的延长而增加,在培养末期分别为53%-60%和54%-57%。添加秸秆可以提高土壤微生物生物量及微生物活性,乌栅土微生物活性高于红壤性水稻土。16:0(一般细菌)是参与秸秆分解主要类群,i16:0和i15:0(G +细菌)和18:1ω9c(真菌)也是参与秸秆分解的重要微生物类群。随培养时间增加,G +细菌和放线菌的相对丰度增加,G -细菌呈降低趋势。红壤性水稻土和乌栅土PLFAs中标记利用秸秆碳的PLFAs的比例分别为27%-32%和18%-24%。真菌和一般细菌对秸秆碳的利用效率较高,而土壤原有有机质(SOM)矿化主要与G -和放线菌相关联。添加秸秆造成乌栅土和红壤性水稻土两种水稻土微生物群落结构呈现明显差异,但分解利用外源秸秆碳的微生物群落结构相似,而分解利用SOM微生物群落结构有差异。【结论】秸秆厌氧降解过程中秸秆碳的矿化滞后于土壤自身SOM;不同本底微生物活性和多样性是影响秸秆碳矿化速率的重要因素;添加秸秆后不同土壤微生物群落结构的差异主要是参与SOM降解的微生物差异,土壤原SOM是导致这种差异的重要因素。

    不同耕作和秸秆还田下褐土真菌群落变化特征
    代红翠,张慧,薛艳芳,高英波,钱欣,赵海军,成浩,李宗新,刘开昌
    中国农业科学. 2019, 52(13):? 2280-2294.? doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.13.008
    摘要 ( 69 )?? HTML ( 3 )?? PDF (2944KB) ( 82 )?? 收藏
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    【目的】研究华北平原地区小麦-玉米周年复种模式下不同耕作和秸秆还田方式对土壤真菌群落结构及功能的影响,并探索农田土壤肥力对耕作和秸秆还田方式响应差异的生物学机制,为优化耕作与秸秆还田方式和提高农田土壤肥力提供理论依据。【方法】本研究以华北平原小麦-玉米周年复种农田土壤为研究对象,采用Miseq高通量测序技术,结合FUNGuild真菌功能预测工具,分析3种耕作方式(免耕、深耕与旋耕)与两种秸秆还田方式(麦秸单季还田与小麦-玉米秸秆双季还田)定位试验条件下,小麦成熟期土壤真菌群落结构与功能的差异,结合土壤理化性质,进一步探究农田土壤真菌群落结构及功能变化的环境驱动因子。【结果】与免耕双季还田相比,深耕秸秆双季还田与深耕单季还田0—10 cm耕层土壤有机碳含量分别降低35.04%和44.30%;免耕秸秆单季还田10—20 cm耕层土壤中碱解氮含量显着低于其他处理。农田土壤0—10 cm土层真菌主要包含子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota)和壶菌门(Chytridiomycota),相对丰度分别为68.98%、16.96%和1.62%;10—20 cm土层真菌主要包含子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota)、壶菌门(Chytridiomycota)和球囊菌门(Glomeromycota),相对丰度分别为68.44%、15.52%、1.51%和1.23%。不同处理土壤真菌群落结构存在差异,与秸秆单季还田相比,秸秆双季还田0—10 cm和10—20 cm土层担子菌门(Basidiomycota)相对丰度分别提高了50.07%和29.08%。进一步分析土壤群落结构发生变化的原因,结果显示0—10 cm土层土壤真菌群落多元回归树第一次分割以土壤有机碳为节点,其阈值为11.17 g·kg -1,旋耕双季还田和免耕双季还田与其他处理分离;10—20 cm土层土壤真菌群落多元回归树第一次分割以碱解氮为节点,其阈值为6.52 mg·kg -1,免耕单季还田与其他处理分离。从营养类型看,各处理0—10 cm(26.84%)和10—20 cm(23.91%)土层土壤真菌均以病理营养型为主;与免耕相比,深耕和旋耕处理0—10 cm土层病理营养型真菌相对丰度分别显着降低25.16%和16.45%,且以深耕单季还田最低。病理营养型真菌相对丰度与土壤有机碳、可溶性有机碳、全氮、碱解氮和速效钾含量均呈显着正相关关系。【结论】不同耕作与秸秆还田方式改变了农田土壤真菌群落结构及功能,土壤有机碳和碱解氮的改变是影响真菌群落组成的主要因素;深耕能够降低秸秆还田后土壤病理营养型真菌相对丰度,利于保持农田土壤生态系统健康。

    园艺
    马铃薯低温响应的ScmiR390-5p及其靶基因表达与结构分析
    谢洁,王明,丁红映,李青,王万兴,熊兴耀,秦玉芝
    中国农业科学. 2019, 52(13):? 2295-2308.? doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.13.009
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    【目的】研究马铃薯富含亮氨酸重复序列(leucine-rich repeat receptor-like protein kinase LRR-RLK)类受体蛋白激酶基因SCLRRK1miR390ScmiR390-5p)调控响应非生物胁迫的机理。【方法】通过低温响应马铃薯miRNA测序分析与靶基因预测,发现ScmiR390-5p通过调控1个可能的LRR类受体蛋白激酶基因对低温做出响应;利用实时荧光定量PCR技术(Quantitative Real-time PCR,RT-qPCR)验证ScmiR390-5pSCLRRK1响应低温胁迫的表达情况;利用RLM-5′RACE确定ScmiR390-5p作用于SCLRRK1的切割位点;利用PCR技术克隆得到SCLRRK1的DNA序列和CDS序列,生物信息学分析SCLRRK1的结构和功能;利用RT-qPCR分析ScmiR390-5p/SCLRRK1在马铃薯各组织中的表达情况及其响应各种非生物胁迫的表达情况。【结果】RT-qPCR结果表明,低温诱导ScmiR390-5p表达,SCLRRK1的表达则受到低温的抑制,ScmiR390-5pSCLRRK1的表达在低温胁迫下呈负相关性;RLM-5′RACE分析表明,ScmiR390-5p作用于SCLRRK1的切割位点是ATTCCT//CCTGAGTT,马铃薯ScmiR390-5p/SCLRRK1调控模块在低温响应中起作用。克隆结果表明SCLRRK1的CDS序列长度为2 685 bp,编码894个氨基酸,DNA序列长度为3 549 bp,含有1个内含子、2个外显子、3′非编码区和5′非编码区,ScmiR390-5p的靶位点位于SCLRRK1 CDS序列内部(960—981 bp,GGAACTATTCCTCCTGAGTTT)。生物信息学显示SCLRRK1是1个富含亮氨酸重复序列(leucine-richrepeat,LRR)的类受体蛋白激酶基因,编码的蛋白属于跨膜分泌蛋白。马铃薯组织表达RT-qPCR分析显示,ScmiR390-5p在叶中的表达量最高,根次之,茎中(地上茎、块茎和匍匐茎)表达量较低;而SCLRRK1的表达情况与ScmiR390-5p相反,其在叶中的表达最低,在茎中表达最高(匍匐茎>块茎>地上茎)。多种非生物胁迫结果显示,ScmiR390-5pSCLRRK1表达在NaCl胁迫下呈负相关,ScmiR390-5p受到NaCl胁迫诱导表达。与对照相比,ABA和6-BA处理下ScmiR390-5p表达先下降之后呈波浪小幅回调;6-BA处理下SCLRRK1表达持续升高,ABA处理下SCLRRK1表达先上升后下降。GA3、PEG和IAA处理8 h时,ScmiR390-5p的表达达到峰值,GA3、PEG和IAA处理都能诱导SCLRRK1表达,但其变化趋势与ScmiR390-5p相关性不强。【结论】SCLRRK1具备编码LRR类受体蛋白激酶的核酸、氨基酸序列和结构基础,是ScmiR390-5p的靶基因;ScmiR390-5p/SCLRRK1调控模块在马铃薯组织器官中具备明显作用;ScmiR390-5p在转录后水平通过抑制马铃薯SCLRRK1的表达对低温胁迫做出响应,同时,马铃薯ScmiR390-5p/SCLRRK1调控模块在NaCl和6-BA胁迫响应中起作用,但不对ABA、GA3、IAA和PEG胁迫做出响应,ScmiR390-5pSCLRRK1分别在转录水平受到ABA、GA3、IAA和PEG胁迫信号调控。

    日中性草莓不同季节果实挥发性成分差异
    董静,钟传飞,王桂霞,常琳琳,孙健,孙瑞,张宏力,李睿,隗永青,郑书旗,张运涛
    中国农业科学. 2019, 52(13):? 2309-2327.? doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.13.010
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    【目的】比较日中性草莓秋季和冬季果实挥发性成分,明确季节变化对挥发性成分构成及香气值的影响,为研究草莓香气形成和开发利用日中性品种提供理论依据。【方法】以日中性品种‘阿尔比’‘蒙特瑞’‘波特拉’和‘圣安德瑞斯’的秋季大拱棚栽培和冬季日光温室栽培的成熟果实为试材,采用顶空固相微萃取和气谱-质谱联用方法检测挥发性成分并进行定性、定量分析,计算挥发性成分的数量、含量、比例和香气值,通过主成分分析对秋、冬果实香气成分含量差异做进一步分析,并依据香气值>1的成分,利用聚类热图对供试样品进行分类。【结果】共检测到88种挥发性成分,计算了57种成分的香气值,其中有30种成分的香气值>1。季节变化对各类挥发性成分数量和总含量的影响因品种而异;冬季果实中酯类成分的含量及在总挥发性成分中的比例显着高于秋季果实,而萜烯类成分的比例则显着低于秋季果实。主成分分析表明,‘波特拉’果实的挥发性成分含量受季节变化影响最小,而‘圣安德瑞斯’受季节影响最大。所有挥发性成分中,丁酸乙酯的平均香气值最高,对果实香气有重要影响;与秋季果实相比,冬季果实乙酸丁酯和丁酸甲酯的香气值显着升高;香气值>1的萜烯类成分在冬季果实中的香气值之和均低于秋季果实。丁酸乙酯、丁酸丁酯、4-甲氧基-2,5-二甲基-3(2H )-呋喃酮(DMMF)、己酸乙酯、芳樟醇等成分在不同季节果实的香气差异中起重要作用。通过热图分析可以将供试样品分为3类,其中第I类样品包括‘阿尔比’秋季果实、冬季果实和‘蒙特瑞’秋季果实,它们的总香气值和丁酸乙酯香气值均高于其他样品。【结论】季节变化主要影响果实的酯类和萜烯类成分,冬季果实的酯类含量、比例显着高于秋季果实,而萜烯类的比例则显着低于秋季果实。4个品种中,‘波特拉’果实挥发性成分含量受季节影响最小,而‘阿尔比’果实香气最浓,香气受季节变化的影响最小,‘圣安德瑞斯’挥发性成分含量和香气均受影响最大。

    食品科学与工程
    不同品种苹果果胶含量及结构差异分析
    曹风,刘璇,毕金峰,吴昕烨,张彪,刘嘉宁
    中国农业科学. 2019, 52(13):? 2328-2340.? doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.13.011
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    【目的】比较分析不同品种苹果原料果胶结构的差异性,为品种识别提供帮助,为苹果相关产品的加工以及苹果副产物的利用提供理论数据基础。【方法】以来自全国7个产区的14个品种20份苹果样品为研究对象,由每份苹果的细胞壁物质(alcohol-insoluble residue,AIR)提取3种类型果胶:水溶性果胶(water-soluble pectin,WSP)、螯合性果胶(CDTA-soluble pectin,CSP)及碱溶性果胶(Na2CO3-soluble pectin,NSP),研究分析果胶的半乳糖醛酸(galacturonic acid,GalA)含量、酯化度、重均分子量(weight-average molar mass,Mw)、中性糖含量以及结构官能团,并进行主成分分析以及热图分析。【结果】不同品种苹果样本间果胶特性存在一定差异性。3种类型果胶含量以NSP半乳糖醛酸含量最多,WSP次之,CSP含量最少,最富含果胶含量的苹果品种是‘澳洲青苹’(215.75 mg GalA·g-1 AIR),产自不同地区的‘富士’(栖霞、新疆、青岛‘烟6’、河北‘三优’)苹果的各果胶半乳糖醛酸含量有着较大的差异;‘秋锦’的WSP甲酯化度最高,CSP的甲酯化度偏高,且大多数为高酯化度果胶;WSP的乙酰化度均在3.5%以下;WSP的Mw在各品种苹果间差异性最为显着,辽宁‘华月’WSP的Mw最高;‘红将军’WSP的Mw/Mn高于其他品种,但其CSP的Mw/Mn低于其他品种;Mw/Mn在3种类型果胶间差异性较小;中性糖含量组成均以鼠李糖、阿拉伯糖、半乳糖3种单糖居多,岩藻糖、木糖、甘露糖呈微量状态,葡萄糖存在居多的原因可能是在果胶的提取过程中,有可溶性淀粉、糊精或低聚糖混杂;各果胶以同型聚半乳糖醛酸和鼠李聚半乳糖醛酸II型结构为主,且果胶侧链较多;主成分分析得出苹果样本间的主要差异性指标为WSP的半乳糖含量、阿拉伯糖含量、岩藻糖含量以及CSP的半乳糖含量、鼠李糖含量、中性糖比率(鼠李糖与半乳糖醛酸含量的比值)。【结论】不同品种苹果原料中3种类型果胶的含量及其结构存在一定的差异性,具有父本、母本等基因杂交关系的苹果品种的果胶结构特点间存在关联性,研究可为苹果育种与种植结构调整提供理论支持。

    畜牧·兽医·资源昆虫
    山羊Kruppel样转录因子家族在前体脂肪细胞分化中的表达模式及相关性分析
    朱江江,林亚秋,王永,林森
    中国农业科学. 2019, 52(13):? 2341-2351.? doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.13.012
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    【目的】 优化山羊前体脂肪细胞体外培养体系,揭示Kruppel样转录因子家族(KLFs)成员在前体脂肪细胞分化过程中的表达模式。 【方法】 于四川省简阳大哥大牧业有限公司随机选取3只7日龄简州大耳羊为研究对象。放血致死并清洗后,在无菌环境中取其皮下脂肪组织。利用Ⅰ型胶原酶消化法获得其皮下前体脂肪细胞,待细胞长至细胞密度为80%时传代至6孔培养板中(F3代),以“150 μmol·L -1油酸+10 mg·L -1胰岛素”前体脂肪细胞进行成脂诱导,并在诱导分化后0 d、3 d、5 d、7 d收集细胞,Trizol法提取细胞总RNA,利用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)检测KLF2-10, KLF 12和KLF15共11个KLF转录因子家族成员在不同分化阶段细胞中的表达水平,并利用皮尔逊系数分析各个成员mRNA总体表达水平之间的相关性。 【结果】 150 μmol·L -1油酸+10 mg·L -1胰岛素处理前体脂肪细胞24 h后细胞中开始出现小脂滴,48 h后脂滴数量增多、体积增大,诱导120 h后脂肪细胞分化程度显着增加。RT-qPCR结果显示,脂肪分化标志基因过氧化物酶体增殖物活化受体γ(PPARγ)基因随着诱导分化的进行其表达水平持续上升,其中在第7天时其表达水平极显着高于其他各组(P<0.01)。KLF2KLF3KLF4KLF6KLF7KLF15在脂肪细胞中表达水平显着(P<0.05)或极显着(P<0.01)高于前体脂肪细胞中表达水平,其中KLF3、KLF6KLF15在分化5 d时表达水平最高,KLF2KLF4表达水平在7 d时最高,而KLF7则在3 d时表达水平最高;KLF5、KLF8、KLF9、KLF10KLF12在前体脂肪细胞中的表达水平极显着高于分化后脂肪细胞中的表达水平(P<0.01),其中KLF8KLF10KLF12的表达水平均在5 d时达到最低,而KLF5KLF9则在7 d时表达水平最低;相关性分析结果显示KLF家族各成员mRNA在山羊前体脂肪细胞分化过程中总体表达水平存在相关性,KLF12与6个基因具有较强的相关性,其次为KLF4KLF9,分别与5个成员具有较强的相关性,而KLF2与其他基因均没有较强的相关性。 【结论】 明确了KLF家族在山羊前体脂肪细胞分化过程中的表达模式,解析了各个成员mRNA表达之间的相关性,为阐明山羊前体脂肪细胞分化的分子机制提供重要的基础数据。

    不同饲养方式对雏鹅夜间采食行为的影响
    何航,熊子标,首雅潇,谢清,谢和芳
    中国农业科学. 2019, 52(13):? 2352-2358.? doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.13.013
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    【目的】探究两种饲养方式对0—3周龄雏鹅夜间采食行为的影响,分析夜间采食行为与生产性能的关系,以期为生产中安排饲喂模式提供参考。【方法】将120只体重基本一致((97.78±2.67)g)的1日龄四川白鹅随机分为两组(公母各半),即网上平养(net rearing,NR)组和地面平养(floor rearing,FR)组,每组设6个重复,每个重复10只鹅。试验于2016年8月在西南大学畜禽养殖基地进行,试验期共21 d,平均温度为(28.72±2.16)℃,相对湿度为(85.76±8.73)%。参照美国NRC(1994)鹅的营养需要配制日粮,代谢能为11.97 MJ·kg -1,粗蛋白质含量为20.43%,试验期自由采食和饮水。记录日采食量,于7、14和21日龄称重,参照中华人民共和国农业行业标准-家禽生产性能名词术语和度量统计方法(NY/T 823-2004)测定试验期平均日采食量、平均日增重和料重比;在试验结束前3d,利用红外高清监控摄像系统进行录像采集,将视频采集后,利用视频软件,参照鸡和小鼠夜间行为观察的方法加以改进,每间隔10 min设定为一个视频段,共72个视频段,重复观察鹅的夜间采食行为,观察时间为18:00至次日6:00,记录鹅夜间采食行为时间。【结果】NR组平均每只鹅夜间采食行为持续时间为19.07 min,FR组平均每只鹅夜间采食行为持续时间14.26 min,二者间差异极显着(P<0.01)。两种饲养方式下雏鹅初始体重差异不显着(P>0.05),NR组鹅末重显着高于FR组(P<0.05),NR组平均日采食量极显着高于FR组(P<0.01),平均日增重显着高于FR组(P<0.05),料重比二者间差异不显着(P>0.05)。对夜间采食行为持续时间与生产性能相关性分析可知,NR组夜间采食行为持续时间与平均日采食量呈显着正相关(r=0.796,P<0.05),与平均日增重也呈显着正相关(r=0.807,P<0.05),与料重比呈显着负相关(r=-0.816,P<0.05);FR组夜间采食行为持续时间与平均日采食呈极显着正相关(r=0.950,P<0.01),与平均日增重呈显着正相关(r=0.801,P<0.05),与料重比之间没有显着相关性(r=-0.573,P>0.05)。通过建立夜间采食行为持续时间与生产性能间回归方程可知,NR组平均日采食量y1(g·d -1)、平均日增重y2(g·d -1)和料重比y3与夜间采食行为持续时间x1(min/12h)的回归方程分别为:y1=-222.70+29.96x1-0.78x 21R 2=0.956,P=0.009)、y2=6.73+1.46x1R 2=0.650,P=0.043)、y3=2.83-0.05x1R 2=0.654,P=0.050);由于FR组料重比与夜间采食行为持续时间之间没有显着相关性,固不能建立回归方程。因此,FR组平均日采食量y4(g·d -1)、平均日增重y5(g·d -1)与夜间采食行为持续时间x2(min/12h)的回归方程分别为:y4=-10.10+4.13x2R 2=0.904,P=0.004)、y5=-39.82+4.83x2R 2=0.644,P=0.045)。【结论】两种饲养方式下,NR组鹅夜间采食行为持续时间高于FR组,且夜间采食行为的增加提高了鹅的生产性能。因此,建议生产中采用网上育雏方式,同时要保证夜间饲粮的供应,满足雏鹅的夜间采食活动。

    6个紫花苜蓿品种氨基酸组成分析及营养价值评价
    孙娟娟, 阿拉木斯, 赵金梅, 薛艳林, 于林清, 玉柱, 张英俊
    中国农业科学. 2019, 52(13):? 2359-2367.? doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.13.014
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    【目的】选择我国培育的中草3号、甘农1号、龙牧806、中苜2号、新疆大叶、公农1号等6个紫花苜蓿品种为试验材料,通过氨基酸组分的分析及含量的测定,综合评价紫花苜蓿蛋白质营养价值,为深入研究和开发利用我国紫花苜蓿资源提供科学依据。【方法】采用随机区组设计,将不同品种紫花苜蓿分别种植于不同试验小区,小区面积为30 m 2,重复3次。试验样品为当年种植的第一茬于初花期刈割的苜蓿,每个小区随机选3行,刈割后105℃杀青20 min,65℃烘干48 h,粉碎过60目筛。采用盐酸水解法,使用氨基酸全自动分析仪测定17种氨基酸含量,分析不同氨基酸含量及组分。通过与FAO/WHO氨基酸模式谱和FAO/WHO理想蛋白质标准比较,通过计算紫花苜蓿必须氨基酸比值(RAA)、必须氨基酸比值系数(RC)、必须氨基酸比值系数分(SRC)和必需氨基酸指数(EAAI),综合评价紫花苜蓿蛋白质的营养价值。【结果】我国培育的6个紫花苜蓿品种均含有被测的17种氨基酸。6个紫花苜蓿品种除天冬氨酸(Asp)、半胱氨酸(Cys)、脯氨酸(Pro)、鲜味氨基酸(F)的含量以及酸鲜甜氨基酸与苦味氨基酸比值((S+F)/B)有显着差异外,其他氨基酸含量差异不显着;紫花苜蓿总氨基酸含量为14.85%—19.48%、必需氨基酸的含量为5.35%—6.93%、非必需氨基酸含量为9.50%—12.55%,其中新疆大叶紫花苜蓿总氨基酸含量、必需氨基酸含量和非必需氨基酸含量高于其他品种;紫花苜蓿含有9种药效氨基酸,药效氨基酸占总氨基酸的60%以上,甘农1号、新疆大叶和公农1号紫花苜蓿的药效氨基酸含量高于其他3个品种;紫花苜蓿酸鲜甜味氨基酸含量与苦味氨基酸含量比大于1.8。除了蛋氨酸+半胱氨酸含量低于FAO/WHO氨基酸模式谱外,其他几种氨基酸含量均高于FAO/WHO氨基酸模式谱。6个紫花苜蓿品种必需氨基酸占氨基酸总量的比值(E/T值)在35%—36%之间,必须氨基酸与非必须氨基酸的比值(E/N值)在54%—57%之间,E/T值和E/N值均略低于FAO/WHO理想蛋白质标准。6个紫花苜蓿品种的必须氨基酸比值系数分SRC值在73—77之间,必需氨基酸指数EAAI值均接近1。【结论】紫花苜蓿氨基酸种类齐全,总氨基酸含量较高。必需氨基酸齐全,相对均衡合理,接近人体氨基酸比例。口感好,营养价值高,为可食用优质蛋白源,并具有一定的药用价值。紫花苜蓿第一限制氨基酸为蛋氨酸+半胱氨酸,作为蔬菜食用时建议搭配蛋氨酸和半胱氨酸含量高的食品作为互补,以提高其营养价值。

    饲粮α-亚麻酸水平对意大利蜜蜂工蜂幼虫生理机能的影响
    于静,张卫星,马兰婷,胥保华
    中国农业科学. 2019, 52(13):? 2368-2378.? doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.13.015
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    【目的】探究饲粮中α-亚麻酸的添加水平对意大利蜜蜂(Apis mellifera ligustica)工蜂幼虫抗氧化活性和免疫能力的影响。【方法】移取1日龄意大利蜜蜂工蜂幼虫1 200只,随机分为5组,每组5个重复,每个重复48只;其中1组为对照组,饲喂不添加α-亚麻酸的基础饲粮,4组为处理组,分别饲喂α-亚麻酸添加水平为0.02%、0.04%、0.06%和0.08%的饲粮。按照室内蜜蜂幼虫饲养方法,将1日龄幼虫用移虫针移至温度适宜的加入200 μL饲粮的24孔细胞培养板内,培养板置于恒温培养箱中(温度33℃,相对湿度55%),试验期间每天更换饲粮。饲养至第6天末或第7天初,幼虫开始有直立或排便现象时,将幼虫转移至提前铺好灭菌纸的24孔细胞培养板内准备化蛹。从饲养第1天开始,每天检查并记录幼虫和蛹的死亡数量,并将死亡个体及时移除,直至未死亡的蛹全部羽化新蜂,记录成功化蛹和羽化新蜂个体数量,统计幼虫化蛹率和羽化率。各组分别取5、6和7日龄幼虫测定抗氧化、免疫、脂质代谢指标及相关基因表达量。【结果】饲粮中α-亚麻酸的添加水平为0.02%和0.04%时,化蛹率和羽化率显着高于与其他处理组(P<0.05),而工蜂幼虫血淋巴中甘油三酯(TG)、总胆固醇(TC)和低密度脂蛋白(LDL)含量显着低于对照组,高密度脂蛋白(HDL)的含量却显着高于对照组(P<0.05)。饲粮中α-亚麻酸的添加水平为0.04%时,工蜂幼虫超氧化物歧化酶(T-SOD)的活性较对照组显着增加,丙二醛(MDA)的含量显着降低(P<0.05)。饲粮中α-亚麻酸的添加水平为0.02%、0.04%和0.06%时,6日龄工蜂幼虫的溶菌酶(lysozyme)和酚氧化酶(PO)活性显着高于对照组(P<0.05)。饲粮中α-亚麻酸添加水平为0.04%时,6日龄工蜂幼虫脂肪酸合成酶(FAS)和乙酰辅酶A羧化酶(ACC)活性显着低于对照组(P<0.05)。饲粮中α-亚麻酸添加水平为0.04%时,5和7日龄工蜂幼虫lysozymePO相对表达量显着高于对照组,但饲粮中α-亚麻酸添加水平为0.08%时,lysozyme相对表达量会显着降低(P<0.05)。【结论】α-亚麻酸对意大利蜜蜂工蜂幼虫抗氧化活性和免疫能力有一定影响,幼虫饲粮中α-亚麻酸适宜添加水平为0.02%—0.04%。